Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

Methoden
M38: SAXSess – Das Instrument für Nanomaterialien
M38: SAXSess – Das Instrument
für Nanomaterialien
Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) ist eine
Untersuchungsmethode für die Struktur von Materialen,
die aus mindestens zwei Komponenten
(Phasen) bestehen. Ist eine der Komponenten in der
anderen so fein verteilt, dass ihre Partikelgrößen in
den Nanometerbereich fallen (typischerweise zwischen
0,5 und 50 nm), dann kann eine Anwendung
von SAXS folgende Strukturparameter liefern:
Partikelgrößen und deren Verteilung
Partikelsymmetrie (Kugel, Zylinder, Lamelle)
und innerer Aufbau
Porosität (Oberfläche pro Volumen)
Anordnung (Kristallinität) und Orientierung
der Partikel
Molekulargewicht
Substanzklassen, die sich für eine SAXS-Untersuchung
eignen, sind Kunststoffe und Mischungen,
Suspensionen, Farben, Papier, Aerogele, Emulsionen,
Cremen, Membranen, Katalysatoren, Ultraschall-Kontrastmittel,
Viren, Proteine u.v.a.m.
Bei der Untersuchung wird die Probe mit einem
Röntgenstrahl durchleuchtet (s. Abb. 1). Die Struktur
der Partikel wird in einem SAXS-Experiment
über ein Streubild indirekt sichtbar, das sich ergibt,
wenn die gestreuten Röntgenstrahlen am Detektor
zur Interferenz kommen (s. Abb. 2). Das Interferenzbild
ergibt sich aus der Summe aller Wellen, die aus
dem Partikel kommen, es ist daher charakteristisch
für die Größe und Symmetrie des Partikels. Da
immer viele Partikel gleichzeitig bestrahlt werden,
Abbildung 1:
Eine Probe, bestehend aus Partikeln,
wird mit Röntgenlicht durchstrahlt. Ein
Teil des Lichtes wird von den Partikeln
gestreut und ergibt ein Streubild am
Detektor.
Abbildung 2:
Ein Partikel wird mit Röntgenwellen beleuchtet.
Alle Volumselemente innerhalb
des Partikels streuen Licht zum Detektor,
wo die jeweilige Wegdifferenz zu
einem charakteristischen Interferenzbild
führt.
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Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005